應(yīng)用遙感技術(shù)及實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)

1、第一章 緒論一、遙感的概念：從遠(yuǎn)處探測、感知物體或事物的技術(shù)。即不直接接觸物體本身，從遠(yuǎn)處通過各種傳感器探測和接收來自目標(biāo)物體的信息，經(jīng)過信息的傳輸及其處理分析，來識別物體的屬性及其分布等特征的綜合技術(shù)。從廣義上理解，遙感泛指一切無接觸的遠(yuǎn)距離探測，包括對電磁場/力場/機(jī)械波的探測。從狹義上理解,遙感的探測對象只有電磁波.重力/磁力/聲波/地震波等的探測屬于物探范疇二、遙感的分類：1按照遙感的工作平臺分類：地面遙感、航空遙感、航天遙感、航宇遙感。2按探測電磁波的工作波段分類：可見光遙感、紅外遙感、微波遙感等。紫外遙感:探測波段在0.05一0.38m之間;可見光遙感:探測波段在0.38一0.76

2、m之間;紅外遙感:探測波段在0.76一1000m之間;微波遙感:探測波段在1mm一1m之間;多波段遙感:指探測波段在可見光波段和紅外波段范圍內(nèi)，再分成若干窄波段來探測目標(biāo)。3按照遙感應(yīng)用的目的分類：環(huán)境遙感、農(nóng)業(yè)遙感、林業(yè)遙感、地質(zhì)遙感等4按照資料的記錄方式：成像方式、非成像方式5按照傳感器工作方式分類：主動遙感、被動遙感（1）被動式遙感：直接接收目標(biāo)物對太陽輻射的反射，或因目標(biāo)物自身溫度而發(fā)射的熱輻射的遙感系統(tǒng)。（2）主動式遙感：利用自身能源主動向目標(biāo)發(fā)射電磁波，同時(shí)接收由目標(biāo)反射或散射回來的電磁波信息的遙感系統(tǒng)。雷達(dá)就是一種主動式遙感探測系統(tǒng)。第二章 電磁輻射與地物光譜特征一、太陽輻射及大

3、氣對太陽輻射的影響1.太陽輻射：（1）太陽輻射是一種短波輻射；（2）太陽輻射最強(qiáng)的波段在可見光部分；（3）太陽輻射最大值位于青藍(lán)光波段 max=0.47m2.大氣對太陽輻射的影響：太陽輻射穿過大氣層時(shí),大氣對太陽輻射有反射/吸收/散射作用大氣的成分：多種氣體、固態(tài)和液態(tài)懸浮的微?；旌辖M成的。大氣物質(zhì)與太陽輻射相互作用(反射、吸收、散射)，是太陽輻射衰減的重要原因。（1）大氣對輻射的吸收作用：大氣分子對太陽輻射有選擇性吸收作用，大氣中不同成分的分子吸收的電磁波波段不同。（2）大氣對輻射的散射作用散射是輻射在傳播過程中遇到微粒而使輻射向各個(gè)方向散開的現(xiàn)象。散射只有在大氣中的分子或其它微粒的直徑小于

4、或相當(dāng)于輻射波長時(shí)才能發(fā)生。大氣散射有瑞利散射、米氏散射和無選擇性散射三種情況。瑞利散射主要由大氣中的原子和分子引起，其散射強(qiáng)度與波長的4次方成反比。米氏散射主要由大氣中的煙塵、小水滴、氣溶膠等引起，其散射強(qiáng)度與波長的2次方成反比，并且具有較強(qiáng)的方向性。遇潮濕天氣時(shí)米氏散射影響較大。無選擇性散射發(fā)生在大氣顆粒直徑較波長大的多的情形下，其散射強(qiáng)度與波長無關(guān)。因此對波長較短的藍(lán)光散射較強(qiáng)，這就是晴朗天空呈現(xiàn)藍(lán)色的原因。而由于只剩下波長最長的紅光，散射最弱，透過大氣最多，加上剩余的少量綠光，最后合成呈現(xiàn)橘紅色，所以朝霞和夕陽都偏橘紅色。（3）太陽高度角變化與太陽輻射：A. 斜射 B. 太陽光線傾斜照

5、射時(shí)的大氣層厚度和質(zhì)量3.大氣窗口和透射分析折射現(xiàn)象：大氣通過大氣層時(shí)，除發(fā)生吸收和散射外，還會發(fā)生折射，大氣密度越大，折射率越大。反射現(xiàn)象：電磁波傳播過程中通過兩種介質(zhì)的交界面上時(shí)，會出現(xiàn)反射現(xiàn)象。反射現(xiàn)象主要發(fā)生在云層頂部，取決于云量和云霧，而且各個(gè)波段均受到不同程度的影響。 云量越多、云層越厚， 反射越強(qiáng)。大氣對太陽輻射的衰減總體規(guī)律：大氣吸收15， 散射和反射42，其余43 太陽輻射到達(dá)地面。又一說：大氣吸收17， 散射22，反射30，其余31 太陽輻射到達(dá)地面。黑體輻射 （1）絕對黑體 在任何溫度下，對各種波長的電磁輻射的吸收系數(shù)等于1 （100%）的物體。如果一個(gè)物體對于任何波長的

6、電磁輻射都全部吸收，則該物體是絕對黑體（Blackbody）。顯然，絕對黑體的吸收率為1，反射率0，透射率0，與溫度和波長無關(guān)，達(dá)到最大的吸收，最大的發(fā)射。自然界不存在絕對黑體，黑色的煙煤、恒星、太陽接近絕對黑體，人工制造的接近黑體的吸收體試驗(yàn)中的黑體是人工方法制成的。（2）黑體輻射規(guī)律1)普朗克熱輻射定律表示出了黑體輻射通量密度與溫度的關(guān)系以及按波長分布的規(guī)律。2)玻耳茲曼定律對普朗克定律在全波段內(nèi)積分，得到斯蒂芬玻爾茲曼定律。即黑體總輻射通量隨溫度的增加而迅速增加，它與溫度的四次方成正比。因此，溫度的微小變化，就會引起輻射通量密度很大的變化。是紅外裝置測定溫度的理論基礎(chǔ)。3)維恩位移定律隨

7、著溫度的升高，輻射最大值對應(yīng)的峰值波長向短波方向移動。高溫物體發(fā)射較短的電磁波，低溫物體發(fā)射較長的電磁波。二、大氣窗口和透射分析折射現(xiàn)象：大氣通過大氣層時(shí)，除發(fā)生吸收和散射外，還會發(fā)生折射，大氣密度越大，折射率越大。 反射現(xiàn)象：電磁波傳播過程中通過兩種介質(zhì)的交界面上時(shí)，會出現(xiàn)反射現(xiàn)象。反射現(xiàn)象主要發(fā)生在云層頂部，取決于云量和云霧，而且各個(gè)波段均受到不同程度的影響。 云量越多、云層越厚， 反射越強(qiáng)。 大氣對太陽輻射的衰減總體規(guī)律：大氣吸收15， 散射和反射42，其余43 太陽輻射到達(dá)地面。又一說：大氣吸收17， 散射22，反射30，其余31 太陽輻射到達(dá)地面。大氣窗口:是指大氣對電磁輻射不產(chǎn)生強(qiáng)

8、烈吸收作用的特定電磁波段。通過大氣而較少被反射、吸收或散射的投射率較高的電磁輻射波段。遙感技術(shù)常用到的大氣窗口有：（1）紫外、可見光、近紅外窗口（0.31.3m）（2）近紅外窗口（1.51.8m）（3）中紅外窗口（2.05.5m）（4）遠(yuǎn)紅外窗口（814m）（5）微波窗口（825mm）三、地物反射光譜地物反射率與入射電磁波波長之間的對應(yīng)關(guān)系稱為地物反射光譜。地物反射光譜通常用平面坐標(biāo)曲線表示。這種曲線就是地物反射光譜曲線，是認(rèn)識特定地物反射光譜特征的重要依據(jù)。2.地物反射光譜曲線（1）植被：植被反射光譜特征：（分析三曲線、雙峰特點(diǎn)）在可見光波段有兩個(gè)吸收帶（0.45m、0.67m）和一個(gè)小的反

9、射峰（0.55m）；在近紅外波段有一個(gè)反射高峰（1.10m），這是植被獨(dú)有的特征；在中紅外波段反射率迅速下降，出現(xiàn)水的吸收帶。植被反射光譜曲線的細(xì)部差別，是識別不同植被類型、生長狀況、植被含水量和病蟲害的重要依據(jù)。（2）土壤：土壤反射光譜特征：土壤表面反射光譜曲線比較平滑，沒有明顯的峰谷。一般情況下，土質(zhì)越細(xì)反射率越高，有機(jī)質(zhì)含量越低反射率越高，土壤含水量越低反射率越高。（3）水體：水體反射光譜特征：水體在藍(lán)綠光波段有較強(qiáng)反射，在其它可見光波段吸收都很強(qiáng)，在近紅外波段吸收更強(qiáng)。 水體中含有其它物質(zhì)時(shí)，水體的反射光譜曲線會發(fā)生變化，如含有泥沙時(shí)反射峰值出現(xiàn)在黃紅區(qū)，含有葉綠素時(shí)近紅外波段反射率明

10、顯增加。（4）巖石：巖石反射光譜因礦物成分、礦物含量、風(fēng)化程度、含水狀況、顆粒大小、表面光滑度、色澤等而異，無統(tǒng)一特征。地表熱輻射與地物發(fā)射率地表各種物體都具有發(fā)射電磁波的能力。由地表物體發(fā)射的電磁波一般稱為地表熱輻射。地物熱輻射能力用發(fā)射率表示：W 表示特定地物在一定溫度下單位面積的輻射能量= W黑 表示黑體在同溫度下單位面積的輻射能量第三章 遙感數(shù)據(jù)第二節(jié) 遙感數(shù)據(jù)的特征一、圖像的空間分辨率：指像素所代表的地面范圍的大小，即掃描儀的瞬時(shí)視場，或地面物體能分辨的最小單元。即遙感圖象上能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元的尺寸，是用來表征圖象分辨地面目標(biāo)細(xì)節(jié)能力的指標(biāo)。通常用像元大小、像解率或視場角來表示。

11、1像元：將地面信息單元離散化而形成的格網(wǎng)單元，單位為米，是組成圖象的基本單元。像元越小，空間分辨率越高。2像解率：是用單位距離內(nèi)能分辨的線寬或間隔相等的平行細(xì)線的條數(shù)來表示，如線/毫米或線對/毫米。3瞬時(shí)視場角：指傳感器的張角及瞬時(shí)視域，又稱角分辨率。二、光譜分辨率：指傳感器在接受目標(biāo)輻射的波譜時(shí)能分辨的最小波長間隔。間隔愈小，分辨率愈高。傳感器的波段選擇必須考慮目標(biāo)的光譜特征值。三、輻射分辨率：指傳感器接受波譜信號時(shí)，能分辨的最小輻射度差。在遙感圖像上表現(xiàn)為每一像元的輻射量化級。某個(gè)波段遙感圖像的總信息量與空間分辨率（以像元數(shù)n表示）、輻射分辨率（以灰度量化級D表示）有關(guān)。在多波段遙感中，遙

12、感圖像總信息量還取決于波段數(shù)k。第三節(jié) 航空遙感數(shù)據(jù)一、基本概念1. 航空攝影：在飛機(jī)或其它航空飛行器上利用航空攝影機(jī)攝取地面景物像片的技術(shù)。2.垂直航空攝影與傾斜航空攝影：航空攝影機(jī)光軸與鉛垂線同向且偏離值小于3時(shí)，稱為垂直航空攝影，所攝取的像片稱為垂直攝影像片，或稱水平像片。大于3時(shí)稱為傾斜航空攝影3.像片重疊（1）航向重疊：同一條航線上相鄰像片之間的重疊稱為航向重疊。航向重疊率一般為5360%（2）旁向重疊：相鄰航線間像片之間的重疊稱為旁向重疊。旁向重疊率一般為1530%（3）航向重疊是建立像片光學(xué)立體模型和進(jìn)行像片立體觀察的基礎(chǔ)4.航空攝影實(shí)施方式：根據(jù)攝影區(qū)域大小、形狀特點(diǎn)和攝影目的

13、要求，航空攝影按區(qū)域（面積）攝影、航線攝影和單片攝影設(shè)計(jì)和實(shí)施。 飛行路線通常與緯線平行。5.航空攝影感光材料：1）全色黑白膠片2）黑白紅外膠片3）真彩色膠片4）彩色紅外膠片5）多光譜像片二、投影及性質(zhì)、中心1.航空像片屬于中心投影中心投影，就是空間任意直線均通過一固定點(diǎn)（投影中心）投射到一平面（投影平面）上而形成的透視關(guān)系。過空間一點(diǎn)S與實(shí)體上任意點(diǎn)A連成直線，該直線與定平面P的交點(diǎn)a稱為A在平面P上的中心投影。P為投影面；S為投影中心；AS為投影線航片是中心投影，即攝影光線交于同一點(diǎn)；地圖是正射投影，即攝影光線平行且垂直投影面。中心投影和垂直投影的區(qū)別投影距離的影響/投影面傾斜的影響/地形

14、起伏的影響三、影響像片比例尺的主要因素（1）像片傾斜對像片比例尺的影響：像片傾斜引起空間點(diǎn)在投影面上的像發(fā)生位移，從而造成像片比例尺隨像點(diǎn)位置發(fā)生變化。像片傾斜引起的像點(diǎn)位移又稱傾斜誤差。（2）地表起伏對像片比例尺的影響：地表起伏也能引起地面點(diǎn)在投影面上的像發(fā)生位移，造成像片比例尺隨像點(diǎn)位置發(fā)生變化:1/M=f/（Hh）地表起伏引起的像點(diǎn)位移又稱投影差.四、空間分辨率的概念即地面分辨率，是指像片上能夠分辨的最小距離?？臻g分辨率與膠片分辨率、攝影機(jī)鏡頭分辨率、攝影時(shí)的環(huán)境條件、膠片沖洗技術(shù)等有關(guān)。五、Landsat衛(wèi)星（一）概述1. 運(yùn)行特征1）中高度長壽命2）運(yùn)行軌道接近圓形3）與太陽同步運(yùn)行

15、4）高傾角和相應(yīng)的運(yùn)行周期2. 傳感器第一代陸地衛(wèi)星裝載的傳感器是多光譜掃描儀（MSS）和返束光導(dǎo)管攝象機(jī)（RBV）；第二代陸地衛(wèi)星裝載了新的傳感器專題成像儀（TM）;第三代陸地衛(wèi)星裝載了改進(jìn)的增強(qiáng)型專題成像儀（ETM Plus）。（2）專題制圖儀（TM） 成像式多譜段掃描輻射計(jì),在MSS 4個(gè)波段基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)短波紅外和一個(gè)熱紅外波段 探測波段:波段編號 波段劃分范圍TM-1 0.450.52m TM-2 0.520.60m TM-3 0.630.69m TM-4 0.760.90m TM-5 1.551.75m TM-6 10.412.6m TM-7 2.082.35m（3）ETM的改進(jìn)

16、型，有8個(gè)譜段，主要改進(jìn)： 熱紅外譜段分辨率提高到60m（TM-6的分辨率為120m）； 全色譜段分辨率提高到15m； 改進(jìn)后的太陽定標(biāo)器使衛(wèi)星的輻射定標(biāo)誤差率小于5%。15m全色圖像 30m多光譜圖像3. 地面系統(tǒng):（1）地面控制中心（位于美國戈達(dá)德空間飛行中心）（2）地面接收站（3）地面數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)（二） 陸地衛(wèi)星圖像的幾何特性1.投影性質(zhì)： 陸地衛(wèi)星圖像的投影性質(zhì)屬多中心投影。 在實(shí)際工作中，經(jīng)過粗處理的陸地衛(wèi)星圖像可近似地看作垂直投影使用。2. 地理坐標(biāo)：（1）圖像中心的地理坐標(biāo)：由地面處理機(jī)構(gòu)根據(jù)衛(wèi)星成像時(shí)間和軌道參數(shù)計(jì)算獲得，以文字形式注記。如：C N40-08/E098-34 N

17、 N40-09/E098-41（2）圖像上的經(jīng)緯線：圖像上的經(jīng)緯線按照3030或11注記，其坐標(biāo)由地面處理機(jī)構(gòu)計(jì)算。（三）陸地衛(wèi)星圖像的分幅編號和注記1. 圖像分幅編號：陸地衛(wèi)星圖像分幅編號采用WRS（全球參考系統(tǒng)）。1）陸地衛(wèi)星圖像以運(yùn)行軌道和緯度為依據(jù)統(tǒng)一分幅2）圖像編號形式為:軌道號-行號2. 圖像注記（1）重疊標(biāo)記:同一景不同波段圖像的重疊標(biāo)記：航向重疊標(biāo)記：和 T（2）說明注記(四)陸地衛(wèi)星圖像的光譜特征1. MSS圖像的光譜特征MSS-1：藍(lán)綠光波段（0.50.6微米），對水體有透視能力；MSS-2：橙紅光波段（0.60.7微米），對水體濁度、地表巖性有較明顯反映；MSS-3：紅光

18、和近紅外波段（0.70.8微米），對水體和植物有較明顯反映；MSS-4：近紅外波段（0.81.1微米）。地物熱輻射和水體熱污染2. TM圖像的光譜特征TM-1：藍(lán)光波段（0.450.52微米）；水體，淺水水下TM-2：綠光波段（0.520.60微米）；區(qū)分植物類型，長勢，水體一定投射力TM-3：紅光波段（0.630.69微米）；植物綠色素吸收率植物分類TM-4：近紅外波段（0.760.90微米）；生物量/作物長勢/類型/水體邊界/水中微生物含量TM-5：近紅外波段（1.551.75微米）；植物含水量、土壤濕度、區(qū)別云和雪TM-6：熱紅外波段（10.412.6微米）；熱分布制圖、巖石識別和地質(zhì)探

19、礦TM-7：熱紅外波段（2.082.35微米）。監(jiān)測森林火災(zāi)，火山活動，區(qū)分人造地物類第四章 遙感圖像處理一、第二節(jié)，圖像質(zhì)量好壞，直方圖作用，輻射校正概念直方圖的作用：直觀地了解圖像的亮度值分布范圍、峰值的位置、均值以及亮度值分布的離散程度。直方圖的曲線可以反映圖像的質(zhì)量差異。正態(tài)分布：反差適中，亮度分布均勻，層次豐富，圖像質(zhì)量高。偏態(tài)分布：圖像偏亮或偏暗，層次少，質(zhì)量較差。小結(jié)：圖像直方圖是描述圖像質(zhì)量的可視化圖表。在圖像處理中， 圖像直方圖是描述圖像質(zhì)量的可視化圖表。在圖像處理中，可以通過調(diào)整圖像直方圖的形態(tài)，改善圖像顯示的質(zhì)量，以達(dá)到圖像增 可以通過調(diào)整圖像直方圖的形態(tài)，改善圖像顯示的

20、質(zhì)量，以達(dá)到圖像增強(qiáng)的目的。 輻射畸變：地物目標(biāo)的光譜反射率的差異在實(shí)際測量時(shí)，受到傳感器本身、大氣輻射等其他因素的影響而發(fā)生改變。這種改變稱為輻射畸變。二、幾何校正概念、方法（具體）、過程幾何畸變：遙感圖像的幾何位置上發(fā)生變化，產(chǎn)生諸如行列不均勻，像元大小與地面大小對應(yīng)不準(zhǔn)確，地物形狀不規(guī)則變化等變形。幾何畸變是平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、偏扭、彎曲等其他變形綜合作用的結(jié)果。消除這種差異的過程稱為幾何校正。二、輻射校正進(jìn)入傳感器的輻射強(qiáng)度反映在圖像上就是亮度值（灰度值）。輻射強(qiáng)度越大，亮度值（灰度值）越大。該值主要受兩個(gè)物理量影響：一是太陽輻射照射到地面的輻射強(qiáng)度，二是地物的光譜反射率。當(dāng)太陽照射的同

21、時(shí)，圖像上像元亮度值的差異直接反映了地物目標(biāo)光譜的反射率的差異。但實(shí)際測量時(shí)，輻射強(qiáng)度值還受到其他因素的影響而發(fā)生改變，這一改變的部分就是需要校正的部分，故稱為輻射畸變。1 輻射畸變：地物目標(biāo)的光譜反射率的差異在實(shí)際測量時(shí)，受到傳感器本身、大氣輻射等其他因素的影響而發(fā)生改變。這種改變稱為輻射畸變。2 影響輻射畸變的因素傳感器本身的影響：導(dǎo)致圖像不均勻，產(chǎn)生條紋和噪音。這種畸變在數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中，由生產(chǎn)單位根據(jù)傳感器參數(shù)進(jìn)行校正，不需要用戶自行校正。大氣對輻射的影響大氣校正主要有三種：一是利用地面實(shí)況數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正，即通過將以往外實(shí)地波譜測試獲得的無大氣影響的輻射值與衛(wèi)星傳感器同步觀測結(jié)果進(jìn)行分

22、析計(jì)算，以確定校正量；二是測量大氣參數(shù)，按照理論公式求得大氣干擾輻射量來進(jìn)行校正；第三種是利用波段對比分析來進(jìn)行大氣校正。由于前兩者需要與衛(wèi)星同步的地面光譜測試數(shù)據(jù)或者相關(guān)大氣參數(shù)，這些數(shù)據(jù)對一般用戶難以獲得，因此第三種方法是常用的大氣校正方法。利用波段對比分析進(jìn)行大氣校正的主要方法（1）直方圖最小值去除法（2）回歸分析法1）直方圖最小值去除法基本思路:每幅圖像上都有輻射亮度或反射亮度應(yīng)為0的地區(qū)，而事實(shí)上并不等于0,說明亮度最小值必定是這一地區(qū)大氣影響的程輻射度增值。校正方法:將每一波段中每個(gè)像元的亮度值都減去本波段的最小值。使圖像亮度動態(tài)范圍得到改善，對比度增強(qiáng)，從而提高了圖像質(zhì)量。2）回

23、歸分析法三、輻射增強(qiáng):輻射增強(qiáng)處理圖像中的每個(gè)像元的值，它不同于考慮鄰接像元的空間增強(qiáng)。常見輻射增強(qiáng)方法：1、對比度拉伸：線性拉伸、分段線性拉伸、非線性拉伸2、直方圖均衡化3、直方圖匹配4、亮度反轉(zhuǎn)1、 對比度拉伸：（1）線性拉伸：為改善圖像對比度，必須改變圖像像元的亮度值，且這種改變需符合一定的數(shù)學(xué)規(guī)律，即在運(yùn)算過程中有一個(gè)變換函數(shù)。如果變換函數(shù)是線性的或是分段線性的，這種變換就是線性變換。（2）分段線性拉伸：有時(shí)為了更好地調(diào)節(jié)圖像對比度，需要在一些亮度段拉伸，而在另一些亮度段壓縮，則可用分段線性變化完成。分段線性變化時(shí)，不同亮度段的斜率不同，在變換坐標(biāo)系中表現(xiàn)為折線。（3）非線性拉伸：當(dāng)變

24、換函數(shù)為非線性函數(shù)時(shí)，即為非線性變化。非線性變換的函數(shù)很多，常用的有指數(shù)變換和對數(shù)變換。2、直方圖均衡：屬于非線性拉伸，它使得圖像像元值重新分配，以使得每一范圍的像元數(shù)目大致相等。直方圖輸出結(jié)果大概是一個(gè)平的直方圖，一般而言，在直方圖的峰頂對比度增強(qiáng)，在尾部對比度降低。如果在某一較寬范圍內(nèi)只有少量輸出值，直方圖均衡化能夠?qū)⑾裨指畛刹煌M（類似于密度分割），從而產(chǎn)生粗略分類的視覺效果。3、直方圖匹配（直方圖規(guī)定化）：是確定一個(gè)查找表將一幅遙感圖像的直方圖轉(zhuǎn)換為與另一幅遙感圖像的直方圖一致的過程。直方圖匹配對于匹配不是同一天拍攝或由于太陽高度角、大氣影響而不同的同一地區(qū)影像或相鄰影像很有用。為獲

25、得良好結(jié)果，兩幅輸入遙感圖像應(yīng)具有以下相同特征：直方圖區(qū)間的總體形狀大致相似；圖像中相對黑和亮的特征的地物類同；對某些應(yīng)用而言，數(shù)據(jù)的幾何分辨率應(yīng)是相同的；地面覆蓋物的相對分布應(yīng)大致相同。四、空間濾波給算子，會算，達(dá)到效果/卷積運(yùn)算原理空間濾波：以突出圖像上的某些特征為目的，通過像元與周圍相鄰像元的關(guān)系，采取空間域中的鄰域處理方法進(jìn)行圖像增強(qiáng)的方法。圖像卷積運(yùn)算：在圖像的左上角開一個(gè)與模板同樣大小的活動窗口，圖像窗口與模板像元的亮度值相乘再相加，得到新像元的灰度值。假定模板大小為M*N，窗口為(m,n)，模板為t(m，n)，則模板運(yùn)算為:將計(jì)算結(jié)果r（i，j）放在窗口中心的像元位置，成為新像元

26、的灰度值。然后活動窗口向右移動一個(gè)像元，再按公式做同樣的運(yùn)算，仍舊把計(jì)算結(jié)果放在移動后的窗口中心位置上，依次進(jìn)行，逐行掃描，直到全幅圖像掃描一遍結(jié)束，則新圖像生成。五、彩色變換多波段、結(jié)合TM遙感影像光譜特性亮度值的變化可以改善圖像的質(zhì)量，但就人眼對圖像的觀察能力而言，一般正常人眼只能分辨20級左右的亮度級，而對彩色的分辨能力則可達(dá)100多種，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對黑白亮度值的分辨能力。不同的彩色變換可大大增強(qiáng)圖像的可讀性。常用的三種彩色變換方法。單波段彩色變換/多波段色彩變換/HSI變換多波段彩色變換實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用目的經(jīng)實(shí)驗(yàn)、分析，尋找最佳合成方案，以達(dá)到最好的目視效果。通常，以合成后的信

27、息量最大和波段之間的信息相關(guān)最小作為選取合成的最佳目標(biāo)，例如，TM的4，5，3波段依次被賦予紅、綠、藍(lán)色進(jìn)行合成，可以突出較豐富的信息，包括水體、城區(qū)、山區(qū)、平原及線性特征等，有時(shí)這一合成方案甚至優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)的4，3，2波段的假彩色合成根據(jù)加色法彩色合成原理，選擇遙感影像的某三個(gè)波段，分別賦予紅、綠、藍(lán)三種原色，就可以合成彩色影像。由于原色的選擇與原來遙感波段所代表的真實(shí)顏色不同，因此生成的合成色不是地物真實(shí)的顏色，因此這種合成叫做假彩色合成。多波段影像合成時(shí)，方案的選擇十分重要，它決定了彩色影像能否顯示較豐富的地物信息或突出某一方面的信息。以陸地衛(wèi)星Landsat的TM影像為例，TM的7個(gè)波段中

28、，第2波段是綠色波段（052060m），第4段波段是近紅外波段（076090mp，當(dāng)4，3，2波段被分別賦予紅、綠、藍(lán)色時(shí)，即綠波段賦藍(lán)，紅波段賦綠，紅外波段賦紅時(shí)，這一合成方案被稱為標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成，是一種最常用的合成方案。四、圖像運(yùn)算兩幅或多幅單波段影像，完成空間配準(zhǔn)后，通過一系列運(yùn)算，可以實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)，達(dá)到提取某些信息或去掉某些不必要信息的目的。 差值運(yùn)算 比值運(yùn)算差值運(yùn)算*即兩幅同樣行、列數(shù)的圖像，對應(yīng)像元的亮度值相減。*差值運(yùn)算應(yīng)用于兩個(gè)波段時(shí)，相減后的值反映了同一地物光譜反射率之間的差。由于不同地物反射率差值不同，兩波段亮度值相減后，差值大的被突出出來。*例如，當(dāng)用紅外波段減紅波段時(shí)，植被的反射率差異很大，相減后的差值就大，而土壤和水在這兩個(gè)波段反射率差值就很小，因此相減后的圖像可以把植被信息突出出來。如果不作相減，在紅外波段上植被和土壤，在紅色波段上植被和水體均難區(qū)分。因此圖像的差值運(yùn)算有利于目標(biāo)與背景反差較小的信息提取，如冰雪覆蓋區(qū)，黃土高原區(qū)的界線特征；海岸帶的潮汐線等。*差值運(yùn)算還常用于研究同一地區(qū)不同時(shí)相的動態(tài)變化。如監(jiān)測森林火災(zāi)發(fā)生前后的變化和計(jì)算過火面積；監(jiān)測水災(zāi)發(fā)生前后的水域變化和計(jì)算受災(zāi)面積及損失；監(jiān)測城市在不同年份的擴(kuò)展情況及計(jì)算侵占農(nóng)田的比例等。*有